Automatisation des chaudières: description, dispositif et circuit

Pour réguler et optimiser le fonctionnement des chaudières, des moyens techniques ont commencé à être utilisés même aux premiers stades de l'automatisation de l'industrie et de la production. Le niveau de développement actuel de cette direction permet d'augmenter considérablement la rentabilité et la fiabilité des équipements de la chaudière, afin d'assurer la sécurité et l'intellectualisation du travail du personnel de maintenance.

Objectifs et objectifs

Les systèmes modernes d'automatisation de la chaudière peuvent garantir un fonctionnement sans problème et efficace des équipements sans intervention directe de l'opérateur. Les fonctions d'une personne sont réduites à la surveillance en ligne de l'opérabilité et des paramètres de l'ensemble des dispositifs. L'automatisation des salles de chaudières résout les tâches suivantes:

• Démarrage et arrêt automatiques des chaudières.
• Contrôle de puissance de la chaudière (commande en cascade) en fonction des réglages initiaux prédéfinis.
• Contrôle des pompes d'alimentation, contrôle des niveaux de liquide de refroidissement dans les circuits de travail et de consommation.
• Arrêt d'urgence et activation des dispositifs de signalisation, si les valeurs de fonctionnement du système dépassent les limites spécifiées.

Objet d'automatisation

L'équipement de la chaudière en tant qu'objectif de régulation est un système dynamique complexe avec une multitude de paramètres d'entrée et de sortie interdépendants. L'automatisation des maisons de chaudières est compliquée par le fait que, dans les unités de vapeur, il existe des débits de processus technologiques très élevés. Les principales valeurs réglementées comprennent:

• Débit et pression du liquide de refroidissement (eau ou vapeur);
• Décharge dans le four;
• Niveau dans le réservoir de nutriments;
• Au cours des dernières années, des exigences environnementales accrues sont imposées sur la qualité du mélange de carburant en préparation et, par conséquent, sur la température et la composition des produits de fumée.

Niveaux d'automatisation

Le degré d'automatisation est spécifié lors de la conception de la chaufferie ou lors de la reconditionnement / remplacement de l'équipement. Il peut se trouver dans la gamme allant de la commande manuelle selon les instruments de témoignage à un contrôle entièrement automatique selon les algorithmes indépendants de la météo. Le niveau d'automatisation est principalement déterminé par le but, la capacité et les caractéristiques fonctionnelles du fonctionnement de l'équipement.

L'automatisation moderne de l'exploitation de la chaudière implique une approche globale: les sous-systèmes de surveillance et de régulation des processus technologiques individuels sont combinés en un seul réseau avec gestion de groupe fonctionnel.

Structure générale

L'automatisation des maisons de chaudières repose sur un système de contrôle à deux niveaux. Le niveau inférieur (champ) comprend les appareils d'automatisation locaux basés sur des microcontrôleurs programmables qui mettent en œuvre une protection technique et un interverrouillage, un ajustement et une modification des paramètres, des convertisseurs primaires de grandeurs physiques. L'équipement destiné à la transformation, au codage et à la transmission de données d'information est également inclus ici.

Le niveau supérieur peut être représenté comme un terminal graphique intégré à l'armoire de commande ou au poste de travail automatisé de l' opérateur sur la base d'un ordinateur personnel. Toutes les informations des microcontrôleurs et des capteurs de niveau inférieur du système sont affichées ici, et les commandes, les réglages et les paramètres sont entrés. En plus de l'envoi du processus, les tâches d'optimisation des modes, le diagnostic de l'état technique, l'analyse des indicateurs économiques, l'archivage et le stockage des données sont résolus. Si nécessaire, l'information est transférée au système général de gestion de l'entreprise (MRP / ERP) ou à un règlement.

Automatisation de l'équipement de la chaudière

Le marché moderne est largement représenté à la fois par des dispositifs et des dispositifs distincts, et par des ensembles d'automatisation de la production domestique et importée pour les chaudières à vapeur et à eau chaude. Les moyens d'automatisation comprennent:

• Contrôler l'équipement pour l'allumage et la présence d'une flamme, déclencher et contrôler la combustion du carburant dans la chambre de combustion de la chaudière;
• Capteurs spécialisés (jauges de tension, température, pression, analyseurs de gaz, etc.);
• Actionneurs (électrovannes, relais, servo variateurs, convertisseurs de fréquence);
• Panneaux de commande pour chaudières et équipement de chaudière (consoles, schémas mnémoniques sensoriels);
• Armoires de commutation, lignes de communication et alimentation électrique.

Lors du choix des moyens techniques de contrôle et de surveillance, il faut accorder la plus grande attention à l'automatisation de la sécurité, ce qui exclut l'apparition de situations d'urgence et d'urgence.

Sous-systèmes et fonctions

Tout système d'automatisation de la chaudière comprend des sous-systèmes de contrôle, de régulation et de protection. La régulation s'effectue en maintenant le mode de combustion optimal en réglant la décharge dans le four, le flux d'air primaire et les paramètres du liquide de refroidissement (température, pression, débit). Le sous-système de surveillance affiche les données réelles sur le fonctionnement de l'équipement sur l'interface homme-machine. Les dispositifs de protection garantissent la prévention des situations d'urgence en cas de violation des conditions normales de fonctionnement, la fourniture d'un signal lumineux ou sonore ou l'arrêt des chaudières avec fixation de la cause (sur un affichage graphique, diagramme mnémonique, écran).

Protocoles de communication

L'automatisation des chaudières à base de microcontrôleurs minimise l'utilisation des circuits de relais et des lignes de commande dans le schéma fonctionnel . Pour la communication entre les niveaux supérieur et inférieur du système de contrôle, le transfert d'informations entre capteurs et contrôleurs, un réseau industriel avec une certaine interface et un protocole de transfert de données est utilisé pour traduire les commandes en actionneurs. Les normes Modbus et Profibus sont les plus utilisées. Ils sont compatibles avec la majeure partie de l'équipement utilisé pour automatiser les installations de fourniture de chaleur. Ils se distinguent par des indicateurs élevés de la fiabilité du transfert d'informations, des principes de fonctionnement simples et compréhensibles.

Économie d'énergie et effets sociaux de l'automatisation

L'automatisation des maisons de chaudières exclut complètement la possibilité d'accidents avec la destruction des structures du capital, le décès du personnel de service. Le système automatisé de contrôle est capable d'assurer le fonctionnement normal de l'équipement 24 heures sur 24, ce qui minimise l'influence du facteur humain.

Compte tenu de l'augmentation continue des prix des ressources en carburant, l'effet d'économie d'énergie de l'automatisation n'est pas le moins important. Les économies de gaz naturel, atteignant jusqu'à 25% pour une saison de chauffage, sont fournies par:

• Rapport optimal de "gaz / air" dans le mélange de carburant dans tous les modes de fonctionnement de la chaufferie, correction du niveau d'oxygène dans les produits de combustion;
• La possibilité d'ajuster individuellement non seulement les chaudières, mais aussi les brûleurs à gaz;
• Régulation non seulement de la température et de la pression du liquide de refroidissement à l'entrée et à la sortie des chaudières, mais aussi en tenant compte des paramètres environnementaux (technologies indépendantes du temps).

En outre, l'automatisation permet la mise en place d'un algorithme de chauffage éconergétique pour les locaux non résidentiels ou les bâtiments non utilisés les week-ends et jours fériés.